EFEITO DOPPLER E TUBOS SONOROS 3

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EFEITO DOPPLER E TUBOS SONOROS
1. Instrumentos musicais de sopro, como saxofone, oboé e clarinete, empregam a ideia de onda sonora estacionária em tubos, pois são emitidas ondas sonoras de grande amplitude para as frequências de ressonância, ou harmônicos correspondentes.
Sobre este assunto, indique a alternativa INCORRETA: 
a) O harmônico fundamental num tubo sonoro aberto em ambas as extremidades tem um nó e um ventre. 
b) A extremidade fechada de um tubo sonoro fechado sempre corresponde a um nó. 
c) O comprimento de onda do harmônico fundamental num tubo fechado é igual ao quádruplo do comprimento do tubo. 
d) Em tubos abertos, todos os harmônicos podem existir; já em tubos fechados, apenas os harmônicos ímpares existem. 
e) Para um tubo fechado, a frequência do segundo harmônico é maior do que a do primeiro harmônico. 
2. O radar utilizado em estradas para detectar veículos em alta velocidade funciona emitindo ondas de frequência f0, que são refletidas pelo veículo em aproximação. O veículo, após a reflexão da onda, passa então a ser emissor de ondas para o radar, que irá detectá-las. Sabe-se que objetos que se aproximam de uma fonte emissora refletem ondas com frequência maior do que a emitida pela fonte. 
A variação ∆f entre a frequência emitida pelo radar f0 e a observada pela recepção dá uma medida da velocidade v do veículo. Essa relação é dada por: ∆f = k.f0.v, sendo k = 2/3.10-8 [s/m] e f0 = 50.108 Hz.
Para um veículo que se aproxima à velocidade de 108 km/h (1 km/h = 1/3,6 m/s), esse radar deve ter uma precisão ∆f mínima de 
a) 1000 Hz 
b) 100 Hz 
c) 10 Hz 
d) 1 Hz 
e) 10000 Hz 
3. 
O radar (Radio Detection and Ranging) é empregado de várias formas. Ora está presente, por exemplo, em complexas redes de defesa aérea, destinado ao controle de disparo de armas, ora é usado como altímetro. Seu princípio de funcionamento baseia-se na emissão de ondas eletromagnéticas, na reflexão pelo objeto a ser detectado e na posterior recepção da onda emitida. Sobre o radar no sólo, mostrado na figura, é correto afirmar: 
a) A frequência da onda refletida pelos aviões que voam de Israel para o Iraque é maior que a frequência da onda emitida pelo radar, pois esses aviões, ao refletirem as ondas, são fontes que se afastam do radar. 
b) A frequência da onda refletida pelos aviões que voam de Israel para o Iraque é menor que a frequência da onda emitida pelo radar, pois esses aviões, ao refletirem as ondas, são fontes que se afastam do radar. 
c) O radar identifica os aviões que saem do Iraque para atacar Israel porque a frequência da onda refletida por eles é menor que a emitida pelo radar que os detectou. 
d) O radar não detecta o míssil Scud, pois este é lançado com velocidade maior que a faixa de frequência em que aquele opera. 
e) A frequência de operação do radar tem que estar ajustada à velocidade de lançamento do míssil; por isso o radar opera na faixa de Mach 8 - 10. 
4. Um pesquisador percebe que a frequência de uma nota emitida pela buzina de um automóvel parece cair de 284 Hz para 266 Hz à medida que o automóvel passa por ele. Sabendo que a velocidade do som no ar é 330 m/s, qual das alternativas melhor representa a velocidade do automóvel? 
a) 10,8 m/s 
b) 21,6 m/s 
c) 5,4 m/s 
d) 16,2 m/s 
e) 8,6 m/s 
5. Considere uma fonte sonora em repouso, emitindo som de frequência f e velocidade vs. Um observador, movimentando-se em um dado sentido, com velocidade constante v em, relação à fonte, percebe o som com frequência de 160Hz. Quando ele se movimenta no sentido oposto, com velocidade 2v, ouve o som com frequência de 448Hz. A frequência percebida pelo observador pode ser obtida pela expressão f0=f(1±v/vs), onde vs é velocidade do som e os sinais ± dependem do sentido de movimento do observador em relação à fonte. Com base nessas informações,
a) calcule a frequência real do som emitido pela fonte;
b) considere a situação hipotética em que o observador possa se mover à velocidade do som, afastando-se da fonte. Determine a frequência percebida por ele e interprete o resultado. 
6. Um automóvel com velocidade constante de 72km/h se aproxima de um pedestre parado. A frequência do som emitido pela buzina é de 720Hz.
Sabendo-se que a velocidade do som no ar é de 340m/s, a frequência do som que o pedestre irá ouvir será de: 
a) 500 Hz 
b) 680 Hz 
c) 720 Hz 
d) 765 Hz 
e) 789 Hz 
7. Ondas sonoras e luminosas emitidas por fontes em movimentos em relação a um observador são recebidas por este com frequência diferente da original. Este fenômeno, que permite saber, por exemplo, se uma estrela se afasta ou se aproxima da Terra, é denominado de efeito 
a) Joule. 
b) Oersted. 
c) Doppler. 
d) Volta. 
e) Faraday. 
8. O radar é um dos equipamentos usados para controlar a velocidade dos veículos nas estradas. Ele é fixado no chão e emite um feixe de micro-ondas que incide sobre o veículo e, em parte, é refletido para o aparelho. O radar mede a diferença entre a frequência do feixe emitido e a do feixe refletido. A partir dessa diferença de frequências, é possível medir a velocidade do automóvel.
O que fundamenta o uso do radar para essa finalidade é o(a) 
a) lei da refração. 
b) efeito fotoelétrico. 
c) lei da reflexão. 
d) efeito Doppler. 
9. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto a seguir.
O alarme de um automóvel está emitindo som de uma determinada frequência. Para um observador que se aproxima rapidamente deste automóvel, esse som parece ser de ..................... frequência. Ao afastar-se, o mesmo observador perceberá um som de ..................... frequência. 
a) maior - igual 
b) maior - menor 
c) igual - igual 
d) menor - maior 
e) igual - menor 
10. Este diagrama representa cristas consecutivas de uma onda sonora emitida por uma fonte que se move em uma trajetória retilínea MN.
1- Indique o sentido do movimento da fonte sonora, se de M para N ou de N para M. Justifique sua resposta.
2- Considere duas pessoas, uma situada em M e a outra em N. Indique se a pessoa em M vai ouvir o som com frequência maior, menor ou igual à frequência ouvida pela pessoa em N. Justifique sua resposta. 
Gabarito: 
Resposta da questão 1:
 [A] 
Resposta da questão 2:
 [A] 
Resposta da questão 3:
 [B] 
Resposta da questão 4:
 [A] 
Resposta da questão 5:
 a) 256 Hz
b) f = 0. Não percebe o som. 
Resposta da questão 6:
 [D] 
Resposta da questão 7:
 [C] 
Resposta da questão 8:
 [D] 
Resposta da questão 9:
 [B] 
Resposta da questão 10:
 1. De M para N. As ondas à frente do corpo estão comprimidas.
2. Como o comprimento de onda para M é maior que N, a frequência recebida por M é menor que a recebida por N.